工程測(cè)量第五章全站儀

第五章全站儀及其應(yīng)用5.1簡(jiǎn)介全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（ElectronicTotalStation）。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。

廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測(cè)量或變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域?！驹怼咳緝x是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角儀器。

電子經(jīng)緯儀+光電測(cè)距儀+存儲(chǔ)計(jì)算+數(shù)據(jù)通訊根據(jù)測(cè)角精度可分為0.5″，1″，2″，5″等幾個(gè)等級(jí)。

根據(jù)測(cè)距精度可分為1mm、2mm、3mm、5mm等。

根據(jù)測(cè)程可分為短程、中程、遠(yuǎn)程等?！竞?jiǎn)史】全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測(cè)距儀與光學(xué)經(jīng)緯儀組合，或光電測(cè)距儀與電子經(jīng)緯儀組合，到整體式即將光電測(cè)距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個(gè)階段。

全站儀按測(cè)量功能分類，可分成四類：（1）經(jīng)典型全站儀（Classicaltotalstation）經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測(cè)角、電子測(cè)距和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄等基本功能，有的還可以運(yùn)行廠家或用戶自主開發(fā)的機(jī)載測(cè)量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的TC系列全站儀。

徠卡TC1800高精度全站儀2）機(jī)動(dòng)型全站儀（Motorizedtotalstation）

在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī)，可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線控制下，機(jī)動(dòng)型系列全站儀可按計(jì)算機(jī)給定的方向值自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)正、倒鏡測(cè)量。徠卡TCM系列全站儀就是典型的機(jī)動(dòng)型全站儀。

（3）無合作目標(biāo)性（免棱鏡）全站儀（Reflectorlesstotalstation）

無合作目標(biāo)型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下，可對(duì)一般的目標(biāo)直接測(cè)距的全站儀。因此，對(duì)不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，無合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢(shì)。如徠卡TCR系列全站儀，無合作目標(biāo)距離測(cè)程可達(dá)200m，可廣泛用于地籍測(cè)量，房產(chǎn)測(cè)量和施工測(cè)量等。

（4）智能型全站儀（Robotictotalstation）

在機(jī)動(dòng)化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的新功能，因此在自動(dòng)化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷，實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在無人干預(yù)的條件下可自動(dòng)完成多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別、照準(zhǔn)與測(cè)量，因此，智能型全站儀又稱為“測(cè)量機(jī)器人”典型的代表有徠卡的TCA型全站儀等。全站儀按測(cè)距儀測(cè)距分類，還可以分為三類：

（1）短距離測(cè)距全站儀

測(cè)程小于3KM，一般精度為±（5mm+5ppm），主要用于普通測(cè)量和城市測(cè)量。

（2）中測(cè)程全站儀

測(cè)程為3-15km,一般精度為±（5mm+2ppm），±（2mm+2ppm)通常用于一般等級(jí)的控制測(cè)量。

（3）長(zhǎng)測(cè)程全站儀

測(cè)程大于15km，一般精度為±（5mm+1ppm），通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線的測(cè)量。

5.2全站儀的構(gòu)成【結(jié)構(gòu)】

全站儀幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤等組成。

同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此而使得全站儀具有比其它測(cè)角、測(cè)距儀器更多的功能，使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹一幟的特點(diǎn)。1.同軸望遠(yuǎn)鏡

隨著電子測(cè)距儀進(jìn)一步的輕巧化，現(xiàn)代的全站儀大都把測(cè)距，測(cè)角和記錄單元在光學(xué)、機(jī)械等方面設(shè)計(jì)成一個(gè)不可分割的整體,其中測(cè)距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對(duì)保證較大垂直角條件下的距離測(cè)量精度非常有利。2．雙軸自動(dòng)補(bǔ)償

在儀器的檢驗(yàn)校正中已介紹了雙軸自動(dòng)補(bǔ)償原理，作業(yè)時(shí)若全站儀縱軸傾斜，會(huì)引起角度觀測(cè)的誤差，盤左、盤右觀測(cè)值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可對(duì)縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在度盤讀數(shù)中對(duì)因縱軸傾斜造成的測(cè)角誤差自動(dòng)加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6′）。，也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤差，由微處理器自動(dòng)按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算，并加入度盤讀數(shù)中加以改正，使度盤顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜自動(dòng)補(bǔ)償。

當(dāng)處于打開狀態(tài)時(shí)，儀器能自動(dòng)將豎軸傾斜量分解為視準(zhǔn)軸方向和橫軸方向兩個(gè)分量進(jìn)行傾斜補(bǔ)償，即雙軸補(bǔ)償。電子補(bǔ)償器的傾斜角值和模擬氣泡圖形顯示擺式二.SET22D操作面板SET22D操作面板操作鍵字母數(shù)字鍵軟鍵顯示屏3．鍵盤

鍵盤是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。

4．存儲(chǔ)器

全站儀存儲(chǔ)器的作用是將實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中，供進(jìn)一步的處理或利用，全站儀的存儲(chǔ)器有內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡兩種。

全站儀內(nèi)存儲(chǔ)器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存(RAM)，存儲(chǔ)卡是一種外存儲(chǔ)媒體，又稱PC卡，作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的磁盤。

5．通訊接口

全站儀可以通過BS—232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸。

全站儀的組合框圖

1.水平角測(cè)量

（1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)A。

（2）設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00〃。

（3）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。5.3全站儀的基本操作與使用方法2.距離測(cè)量

（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)

測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。

（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值

光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。

（3）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（4）距離測(cè)量

照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。

在測(cè)量模式下按“EDM”鍵，得到參數(shù)設(shè)置屏幕全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是最常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，最小顯示一般為1cm，每次測(cè)距時(shí)間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約0.7S，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式。

3.坐標(biāo)測(cè)量

（1）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

（2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。

（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。

（4）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。

（5）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（6）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

NEZXY后視點(diǎn)測(cè)站點(diǎn)當(dāng)前棱鏡位置待放樣點(diǎn)距離角度